Een onderzoeksteam van het Universitair Medisch Centrum Mainz is in samenwerking met King’s College London erin geslaagd om niet-neuronale cellen direct in de hersenen om te zetten in zenuwcellen met specifieke functionele eigenschappen. De inzichten uit deze cellulaire herprogrammering, verkregen uit diermodellen, kunnen een belangrijke rol spelen in de ontwikkeling van nieuwe behandelingsmethoden voor neurologische en neuropsychiatrische aandoeningen.
De resultaten van de studie “Reprogrammeren van astroglia naar neuronen met kenmerken van snel vurende, parvalbumine-positieve interneuronen door middel van fosfo-site-deficiënt Ascl1” zijn gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.
In de hersenen bevinden zich verschillende celpopulaties, die elk specifieke functies vervullen. De twee belangrijkste celtypen zijn de niet-neuronale gliacellen, ook wel steuncellen of neuroglia genoemd, en de zenuwcellen, die neuronen worden genoemd. De meest voorkomende soort gliacellen in de hersenen zijn astrocyten (astroglia). Zij bieden structurele steun aan de neuronen, voorzien ze van voedingsstoffen en dragen bij aan het vormen en in stand houden van de bloed-hersenbarrière, die de hersenen beschermt tegen schadelijke stoffen.
Neuronen zijn de hoofdcellen van de hersenen. Ze zijn verantwoordelijk voor de verwerking en overdracht van informatie en communiceren via elektrische en chemische signalen. Deze neuronale cellen spelen een rol in het ontstaan en verloop van diverse ziekten. Als hun functie wordt aangetast of verloren gaat, kan dit leiden tot neurologische aandoeningen zoals epilepsie of neuropsychiatrische stoornissen zoals schizofrenie.
Onder leiding van Univ.-Prof. Dr. Benedikt Berninger hebben wetenschappers van het Instituut voor Fysiologische Chemie van het Universitair Medisch Centrum Mainz, samen met onderzoekers van King’s College London, een nieuwe aanpak onderzocht om afgestorven zenuwcellen te vervangen: de zogenaamde directe neuronale herprogrammering. “Het doel van ons onderzoek was om een methode te ontwikkelen waarmee astroglia in het aangetaste weefsel direct in de hersenen kan worden omgezet in zenuwcellen met specifieke eigenschappen,” legt professor Berninger uit, hoofd van de onderzoeksgroep aan het Instituut voor Fysiologische Chemie van het Universitair Medisch Centrum Mainz.
In het diermodel hebben de wetenschappers genen in de astroglia ingebracht, die de blauwdruk bevatten voor de vorming van bepaalde eiwitten. Deze eiwitten zijn transcriptiefactoren, die bepalen welke delen van het genetisch materiaal in de celkern worden afgelezen en daarmee ook de vorm en functie van een cel. Het onderzoeksteam kon aantonen dat het gericht inbrengen van deze genen de omzetting van gliacellen naar zenuwcellen veroorzaakte.
Tijdens hun onderzoek slaagden de wetenschappers erin de astrocyten zo te herprogrammeren dat ze de functies aannamen van een subtype van neuronen dat van groot belang is voor neurologische en neuropsychiatrische aandoeningen, namelijk de snel vurende, remmende parvalbumine-positieve interneuronen.
“Het opnieuw vormen van deze specifieke neuronen door middel van directe neuronale herprogrammering van gliacellen kan op een dag mogelijk maken dat beschadigde zenuwnetwerken in de menselijke hersenen worden gerepareerd. Onze bevindingen uit het diermodel hebben daarmee het potentieel om een cruciale bijdrage te leveren aan de ontwikkeling van nieuwe behandelmethoden voor neurologische en neuropsychiatrische aandoeningen,” benadrukt professor Berninger.